女貞枝葉機(jī)械損傷前后揮發(fā)性物質(zhì)的變化*

董建華 王 成 張 晶 任露潔

中國林業(yè)科學(xué)院林業(yè)研究所 國家林業(yè)局森林培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國家林業(yè)局城市林業(yè)研究中心 北京 100091

植物在生長過程中會不斷釋放揮發(fā)性有機(jī)化合物（Volatile Organic Compounds，VOCs），這些物質(zhì)形成了植物特有的氣味。研究表明，植物揮發(fā)物具有較高的生物化學(xué)活性，可以增強(qiáng)空氣的清新感，緩解緊張情緒等，與人體身心健康關(guān)系密切[1-4]。女貞（Ligustrum lucidum Ait）四季常青，樹姿優(yōu)美，耐修剪，抗污染力強(qiáng)，普遍用于庭院、道路、廠礦、學(xué)校的綠化美化，且全身是寶，其果實(shí)、葉、樹皮、根均可入藥[5]。目前對于女貞的研究主要集中在女貞子的主要化學(xué)成分和藥理作用上，關(guān)于女貞葉化學(xué)成分和藥理作用的研究相對較少[6]，對女貞在自然或近自然狀態(tài)下釋放的揮發(fā)性有機(jī)化合物研究尚未見詳細(xì)報(bào)道。因此，對女貞枝葉揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行研究具有重要意義。本研究對自然狀態(tài)下和人工剪碎后女貞枝葉揮發(fā)性物質(zhì)的種類、濃度進(jìn)行了分析測定，以期為女貞的更好應(yīng)用和管護(hù)提供一些理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 揮發(fā)物收集方法

采樣地位于江蘇徐州，實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇健康生長良好的女貞，采用動態(tài)頂空吸附法進(jìn)行揮發(fā)物的收集。（1）抽氣。選擇健康無缺刻的女貞枝葉用無臭采樣袋套住，用QC-1S型大氣采樣儀以1 L/min的氣流量抽盡袋內(nèi)的空氣。（2）充氣。以氣流量為1 L/min向袋內(nèi)充入經(jīng)過無臭活性炭和GDX-101二級過濾的干凈空氣, 直到袋內(nèi)氣體體積達(dá)到袋總體積的3/4左右，穩(wěn)定30min。（3）循環(huán)采氣。連接大氣采樣儀、過濾介質(zhì)、采樣袋、吸附管連成閉路系統(tǒng)，使過濾的空氣在進(jìn)入采集袋內(nèi)，將女貞揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)吸附在吸附管中的吸附劑內(nèi)，采樣時(shí)，控制流速為100ml/min，采樣時(shí)間為1h。而對于女貞枝葉機(jī)械損傷后揮發(fā)物的收集，是剪取新鮮的女貞枝葉400g，用切紙機(jī)切成1cm左右的碎片，放入無臭采樣袋中，經(jīng)過抽氣、充氣，穩(wěn)定4h后開始采集揮發(fā)物，采樣時(shí)間為5min。

1.2 分析方法

揮發(fā)物的分析鑒定采用自動熱脫附-氣相色譜／質(zhì)譜聯(lián)用法（ATD-GC/MS；TurboMatrix650ATDAgilent 6890N-5973）。

ATD的主要條件：樣品管脫附溫度260℃，閥溫250℃，傳輸線溫度250℃，捕集阱溫度-30℃～300℃，脫附流速25ml/min，色譜柱流量1.0ml/min，出口分流10ml/min，入口分流5.0ml/min，注入7.6%，干吹1min，脫附時(shí)間10min。

GC的工作條件：DB-5MS石英毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.25 mm(i.d.)×0.25 μm），通過液氮脫附進(jìn)樣，He載氣。程序升溫40℃（2min）-4℃/min －180℃( 2min)-15℃/min－270℃（2min）。

MS的工作條件： EI源，電子能量70ev，GS/MS接口溫度280℃，離子源溫度230℃，四級桿溫度150℃，掃描質(zhì)譜范圍m/z25～550aum。

1.3 鑒定方法

所得GC/MS原始數(shù)據(jù)一總離子流(TIC) ，各峰代表的化學(xué)信息經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索NIST02譜庫，并根據(jù)保留時(shí)間、化學(xué)經(jīng)驗(yàn)，查閱相關(guān)化工辭典和科技辭典，參考相關(guān)資料進(jìn)行確認(rèn)及篩選。通過總離子流(TIC)的面積歸一化法得到女貞揮發(fā)物中各組分的相對含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 女貞枝葉機(jī)械損傷前后揮發(fā)物主要組分比較

由表1可知，在所鑒定的揮發(fā)性物質(zhì)中，自然狀態(tài)下女貞枝葉揮發(fā)物質(zhì)組分41種，其中烯烴11種，酯7種，醇3種，醛7種，芳香烴5種，烷烴6種，酮1種，雜環(huán)化合物1種。這些物質(zhì)中有很多是對人體健康有益的成分，其中葉醇及其衍生物乙酸葉醇酯是世界流行的清香型名貴香料[7]，葉醇可降低人的a-腦波振幅值，減少人的壓抑感；乙酸己酯具有甜的、令人愉快的水果香氣；a-蒎烯是一種生物催化劑，可以調(diào)節(jié)線粒體的代謝和生物呼吸[8]，具有抑菌和殺菌作用，研究表明只要達(dá)到一定的濃度，a-蒎烯可以降低高壓引起的小鼠過高熱和強(qiáng)高熱[9]。β-蒎烯也具有抗炎、祛痰、抗真菌作用。D-檸檬烯具有適當(dāng)增強(qiáng)腸道UGT(癌細(xì)胞因子)活性，更有效地消除致癌物，起到預(yù)防胃腸道的癌癥的作用[10]，同時(shí)檸檬烯還可以促進(jìn)神經(jīng)中樞維持覺醒。月桂烯可以興奮中樞[11]。癸醛具有花香氣味，在自然狀態(tài)下嗅聞使人產(chǎn)生愉悅意識[7-11]。這些化合物的總相對含量達(dá)到73.02%，是女貞枝葉揮發(fā)物的主要成分。下文中提到的對人體健康有益的揮發(fā)性成分也主要指上述有文獻(xiàn)報(bào)道的幾種有益揮發(fā)性成分。

機(jī)械損傷后揮發(fā)物的組分有35種，其中烯烴12種，酯7種，醇3種，醛3種，芳香烴3種，烷烴6種，雜環(huán)化合物1種。兩者相比較，機(jī)械損傷后減少的成分包括糠醛、2-甲基-4-戊烯醛、庚醛、水楊醛、1-辛烯、苯乙烯、反-2-己烯醇、甲酸己酯、1-甲基萘、(1,1’-聯(lián)環(huán)戊基)-2-酮，增加的成分包括二氫月桂烯醇(1.25%)、長葉環(huán)烯(1.11%)、對-薄荷-1,4(8)-孟二烯（0.44%）、2-甲基-丙酸丁酯（0.54%），機(jī)械損傷后女貞揮發(fā)物的主要成分沒有發(fā)生變化。

可以看出，女貞枝葉揮發(fā)物以有益于人體健康的物質(zhì)為主，說明女貞是一種優(yōu)良的生態(tài)保健樹種，可以在城市生態(tài)保健林建設(shè)中廣泛使用。

2.2 女貞枝葉機(jī)械損傷前后揮發(fā)物主要組分相對含量

由表1可知，自然狀態(tài)下女貞枝葉各揮發(fā)物組分的相對含量，酯占61.04%，烯烴占12.82%，醇占8.89%，醛占8.62%，烷烴占2.78%，芳香烴占4.12%，酮占0.72%，雜環(huán)化合物占1.01%。機(jī)械損傷后各揮發(fā)物組分的相對含量，酯占58.74%，烯烴占24.67%，醇占4.52%，醛占3.19%，烷烴占2.78%，芳香烴占4.36%，雜環(huán)化合物占1.73%。機(jī)械損傷后烯烴的總量明顯增加，醇和醛則明顯降低。

機(jī)械損傷前后女貞枝葉揮發(fā)物組分中，乙酸葉醇酯，乙酸己酯，葉醇和1R-a-蒎烯相對含量均較高，自然狀態(tài)下其相對含量分別為48.49%、7.08%、7.16%和5.58%，機(jī)械損傷后分別為38.34%、17.70%、2.64%和10.19%。在自然狀態(tài)下和機(jī)械損傷后女貞枝葉揮發(fā)物的相同組分中，機(jī)械損傷后主要組分相對含量上升幅度較大的有1R-a-蒎烯、莰烯、β-蒎烯、(Z)-羅勒烯、[1s-(1.a.,3a.β.,4.a.,8a. β.)]-十氫-4,8,8-三甲基-9-亞甲基-1,4-亞甲基甘菊環(huán)、石竹烯和乙酸己酯，主要為萜烯類化合物，即有利于人體保健的揮發(fā)物成分有所增加；相對含量降低幅度較大的主要有葉醇、乙酸葉醇酯、己醛和壬醛，機(jī)械損傷后對人體健康有益的揮發(fā)性成分的總相對含量達(dá)到77.36%。

表1 女貞枝葉揮發(fā)物的主要成分

3 結(jié)論與討論

（1）ATD-GC/MS分析表明女貞枝葉揮發(fā)性物質(zhì)主要組分為酯、烯烴、醇和醛類化合物，分別占到揮發(fā)物總量的61.04%、12.82%、8.89%和8.62%，相對含量超過5%的成分有乙酸葉醇酯、乙酸己酯、葉醇、1R-a-蒎烯，對人體健康有益的揮發(fā)性成分的總相對含量達(dá)到70%以上。同時(shí)機(jī)械損傷后枝葉揮發(fā)物的成分相對含量有所變化，但仍然以對人體有益的揮發(fā)性成分為主說明女貞具有較高的保健效益，可以作為良好的綠化保健樹種加以推廣。

（2）對機(jī)械損傷前后女貞枝葉揮發(fā)性物質(zhì)成分進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，與自然狀態(tài)下相比，新增加的組分包括二氫月桂烯醇、長葉環(huán)烯、對-薄荷-1,4（8）-孟二烯、2-甲基-丙酸丁酯，這些組分可能是機(jī)械損傷后誘導(dǎo)產(chǎn)生的，在女貞中可能具有直接防御、間接防御等生理生態(tài)功能；減少的組分包括糠醛、2-甲基-4-戊烯醛、庚醛、水楊醛、1-辛烯、苯乙烯、反-2-己烯醇、甲酸己酯、1-甲基萘、（1,1’-聯(lián)環(huán)戊基）-2-酮。這些物質(zhì)在機(jī)械損傷前揮發(fā)物組分中的相對含量也較低，其減少機(jī)制尚需進(jìn)一步研究。

（3）機(jī)械損傷后女貞枝葉揮發(fā)物主要組分的相對含量發(fā)生變化，與損傷前相比烯烴增加了92.43%,酯、醇和醛類化合物分別減少了3.77%、49.16%、62.99%。機(jī)械損傷后女貞揮發(fā)物組成中，對人體健康有益的揮發(fā)性成分的總相對含量達(dá)到77.36%，呈增加趨勢，且對人體作用較大的萜烯類化合物在總揮發(fā)物中所占的比例增大，達(dá)到24.67%。說明機(jī)械損傷后女貞釋放出的對人體有益的成分的相對含量升高，由此可以推斷，修剪有助于提高女貞的保健功能，日常管護(hù)中可以在不影響樹木長勢和觀賞效果的前提下，適當(dāng)增加對女貞的修剪整形次數(shù)，以更好發(fā)揮其改善環(huán)境質(zhì)量的效益。

（4）本研究主要對自然狀態(tài)下女貞揮發(fā)物的組成進(jìn)行了探討，發(fā)現(xiàn)女貞揮發(fā)物組分中含有大量對人體有益的揮發(fā)性成分，因此，建議今后可以進(jìn)一步開展女貞揮發(fā)物保健功能的研究，結(jié)合生物測試，深入探討不同濃度揮發(fā)物環(huán)境、不同植物配置揮發(fā)物環(huán)境的保健效益，為今后在森林浴場、康復(fù)花園等建設(shè)中科學(xué)選擇使用女貞提供依據(jù)。

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